Estudo da influência da geometria do implante na transmissão de tensões ao

osso no desenvolvimento da periimplantite

Miguel Alexandre de Lacueva França

Dissertação de Mestrado

Orientadora Engenheira Ana Rosanete Lourenço Reis

Co-Orientadora Doutora Ana Colette Maurício

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado em Engenharia Biomédica

2013

Agradecimentos

À Professora Ana Reis, orientadora de mestrado, agradeço a sua disponibilidade, apoio, formação e orientação, sem as quais as dificuldades teriam sido intransponíveis.

À Professora Ana Colette, co-orientadora de mestrado, agradeço todo o apoio proporcionado e disponibilidade demonstrada.

À Eng.ª Marta Oliveira, todo o apoio na organização de objetivos essenciais ao desenvolvimento desta etapa.

Ao Dr. José Ferreira, agradeço por ter sido um excelente colega e me ter guiado nesta direção. Pelo seu companheirismo e ajuda no decorrer dos estudos.

To Engineer Nannan Song for her dedication in my training. She was the most important person for the completion of this thesis.

Ao finalista de Engenheiro Mecânico José Machado, agradeço o apoio na pesquisa.

Aos colegas do Mestrado em Engenharia Biomédica pelo companheirismo.

Resumo

Este trabalho teve como objetivo o estudo da influência da geometria do

implante na transmissão ao osso no desenvolvimento da periimplantite. Neste

trabalho o elemento de destaque é o implante em si. Começa-se por abordar

os principais conceitos que envolvem a constituição natural do dente,

comparando-a de seguida com uma situação de implante em função.

Posteriormente aborda-se os parâmetros do implante que poderão ter

influência na patologia. Dá-se relevo à transmissão de tensões dependentes da

geometria.

Palavras-chave

Periimplantite

Geometria

Tensão

Implante

Abstract

The main goal of this work is to study the influence of the implant

geometry on the distribution of stress in bone for the development of

periimplantitis. The implant is the key player so, the comprehension of the role it

has in this pathology is of great importance. First we describe de tooth natural

state comparing it to the functional implant. Then the implant factors that may

participate in the development of the pathology are addressed. A major points

of interest is given to production of forces for a given geometry

Key words

Periimplantitis

Geometry

Tension

Implant

Índice

Agradecimentos .......................................................................................................................... 1

Resumo ........................................................................................................................................ 2

Índice ............................................................................................................................................ 4

Índice de figuras ......................................................................................................................... 6

1. Introdução ............................................................................................................................ 1

1.1. Enquadramento ............................................................................................................... 2

1.2 Objectivo ........................................................................................................................... 2

1.3. Metodologia ..................................................................................................................... 3

2.1. Anatomia do periodonto ..................................................................................................... 4

2.1.1. Gengiva ......................................................................................................................... 5

2.1.2. Ligamento periodontal ................................................................................................ 6

2.1.3. Cemento radicular ....................................................................................................... 6

2.1.4 Osso ............................................................................................................................... 7

2.1.4.1. Osso alveolar ........................................................................................................ 8

2.2. Dente/Implante .................................................................................................................. 11

2.2.1. Formação do espaço biológico ............................................................................... 12

2.2.2. Osteointegração ........................................................................................................ 13

3.Parametros relacionados com o implante ......................................................................... 14

3.1. Tipos de implantes ....................................................................................................... 16

3.1.1. Fixação transdental/ transfixação ....................................................................... 16

3.1.2. Implantes submucosos ......................................................................................... 16

3.1.3. Implantes subperiosteais ...................................................................................... 17

3.1.4. Implantes endosteais ............................................................................................ 17

3.2. Geometrias .................................................................................................................... 18

3.3. Tratamento superficial.................................................................................................. 19

3.3.1 Maquinação ............................................................................................................. 20

3.3.2 Projeção de areias.................................................................................................. 20

3.3.3. Ataque ácido .......................................................................................................... 21

3.3.4. Combinação de projecção de areias e ataque ácido (SLA) ........................... 21

3.3.5. Anodização ............................................................................................................. 22

3.3.6. Texturização a laser .............................................................................................. 23

3.4. Conexões ....................................................................................................................... 23

3.5. Estado da arte ............................................................................................................... 25

4.Relação da patologia com os parâmetros que caracterizam o implante ...................... 27

4.1. Periimplantites ................................................................................................................... 27

4.2 Causas da patologia .......................................................................................................... 28

4.2.1. Microrganismos...................................................................................................... 29

4.2.2. Estado do tecido periimplantar ............................................................................ 30

4.2.3 Superfícies ............................................................................................................... 30

4.2.4 Conexões ................................................................................................................. 31

4.2.5. Geometria ............................................................................................................... 32

4.2.6. Sobrecarga mecânica ........................................................................................... 33

5 SolidWorks® .......................................................................................................................... 34

6 Abaqus® ................................................................................................................................. 36

7. Estudos .................................................................................................................................. 38

7.1. Modelos .......................................................................................................................... 38

7.1.1. Desenvolvimento do modelo do implante .......................................................... 39

7.1.2. Desenvolvimento do modelo de osso ................................................................ 41

7.1.4 Caracteristicas da força aplicada ......................................................................... 42

7.1.5. Aplicação de malha de elementos finitos .......................................................... 43

7.1.6. Parâmetros geométricos do implante ................................................................. 43

7.2. Primeiro estudo ............................................................................................................. 45

7.3 Segundo estudo ............................................................................................................. 48

8 Resultados ............................................................................................................................. 49

8.1 SimulaçãoI: ..................................................................................................................... 50

8.2 Simulação II .................................................................................................................... 52

8.3 Simulação III ................................................................................................................... 54

8.4. Simulação IV ................................................................................................................. 56

8.5.Simulação V .................................................................................................................... 58

8.6.Simulação VI ................................................................................................................... 60

8.7.Comparação de Resultados ......................................................................................... 62

9 Discussão ............................................................................................................................... 63

10 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 64

11 Estudos Futuros .................................................................................................................. 65

12 REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 66

Índice de figuras

Figura 1- Desenho esquemático do dente. G- gengiva; PL- ligamento periodontal; RC- cemento radicular; ABP- osso alveolar propriamente dito; AP- processo alveolar. [5] ... 4

Figura 2- Fotografia da cavidade oral mostrando a gengiva; desenho esquemático da gengiva à FG gengiva livre, AG gengiva inserida, CEJ junção cemento-esmalte, MGJ junção mucogengival[5]. ............................................................................................................ 5

Figura 3- Desenho esquemático representando o ligamento periodontal. ACF- fibras da crista alveolar; HF-fibras horizontais; RC- cemento radicular; OF- fibras oblíquas; ABP- osso alveolar propriamente dito; APF- fibras apicais. [5] ..................................................... 6

Figura 4- A base da teoria trajetorial de Wolff. À esquerda está representada a secção da epífise do fémur, onde mostra a arquitetura do osso esponjoso que está esquematicamente representada no desenho do meio ; À direita um modelo representa as trajetórias das tensões usando um gráfico estático. As trajetórias das tensões são curvas que representam a orientação das tensões máximas e mínimas no material sob carga. As tensões máximas e mínimas intersectam-se sempre na perpendicular. [7] ........................................................................................................................ 7

Figura 5 Corte do osso maxilar. a- trabéculas vértico-radiais; b- trabéculas horizontais-radiais; c- osso compacto do soalho do seio maxilar[12]. ................................................... 9

Figura 6- Corte do osso mandibular. a- trabéculas vértico radiais; b- trabéculas horizontais-radiais[12]. ............................................................................................................... 9

Figura 7- Esquema da qualidade do osso de Leckholm e Zarb[14]. ................................ 10

Figura 8- Imagem com corte de mandibula à esquerda; à direita representação esquemática do osso cortical (em cima) e osso esponjoso[12]. ....................................... 10

Figura 9- Esquema comparativo entre o sistema anatómico do dente e o do implante [16]. ............................................................................................................................................. 11

Figura 10- Fotografia demostrando a sondagem do espaço biológico[5]. ...................... 12

Figura 11-Esquema comparando os espaço biológico do dente à esquerda e o implante à direita [5]. ................................................................................................................ 12

Figura 12- Representação esquemática das várias etapas da osteointegração. a) 1-contacto entre o implante e o osso, 2- hematoma na cavidade confinada pelo implante e o osso, 3- osso que sofreu dano térmico e mecânico inevitável, 4-osso ileso, 5- implante; b) 6- durante a cicatrização sem carga o hematoma transforma-se em osso por formação de calo ósseo, 7-o osso que sofreu dano cicatriza e é revascularizado, desmineralização e remineralização; c) 8- depois do período de cicatrização do tecido ósseo este fica em estreito contacto com a superfície do implante sem nenhum tecido intermediário; d) 9- nos casos de insucesso o tecido conjuntivo não mineraliza dando origem a uma pseudoartrose que se estabelece na periferia do implante[20]. .............. 14

Figura 13- Implante com para fuso/raiz segundo Branemark. I- implante; PFZ-cilindro do pilar; PFS-parafuso-âncora [12]. ...................................................................................... 16

Figura 14- Imagem de um RX de mandibula com um implante subperiosteal [12]. ...... 17

Figura 15- Imagem com um implante do tipo lamina à esquerda [24]; vários implantes do tipo cilindro oco, no centro[12]; implante do tipo parafuso/raiz à direita [25]. ........... 18

Figura 16- a) Implante com geometria de cilindro oco, RX de implante de cilindro oco em função á direita [28]. b) Implante com geometria stepped,.RX de implante stepped em função à direita [29]. c) Implante em forma de parafuso[25] ..................................... 19

Figura 17- Microfotografia de uma superfície maquinada [31] .......................................... 20

Figura 18- Microfotografia de uma superfície obtida por projecção de areia [32] .......... 21

Figura 19- Microfotografia da superfície de um implante SLActiveR da empresa Straumann com tratamento superficial SLA[31] .................................................................. 22

Figura 20- Microfotografia da superfície TiUniteR de um implante dentária da empresa Nobel, obtida pelo processo de anodização[31] .................................................................. 22

Figura 21- Microfotografia da superfície de um implante BioHelixR , obtida pelo processo de texturização a Laser[31] ................................................................................... 23

Figura 22- implante com conexão implante/pilar externa hexagonal [37] ....................... 24

Figura 23- implante com conexão implante/pilar interna hexagonal [38]. ....................... 24

Figura 24- esquema de implantes com diferentes tipos de conexão; a) externa, b,c,d) tipos de conexão interna [39]. ................................................................................................ 25

Figura 25-esquema em que a seta aponta para o intervalo entre o pilar e o implante criado o que se denomina de troca de plataforma (platform switch) [40]. ....................... 25

Figura 26-a) implantes cónicos à esquerda e RX de implantes cónicos em função à direita [37]. b) implante com geometria de cilindro [42]. c) implante com geometria tapered à esquerda [43]; Rx de implante tapered em função à direita [44]. ................... 26

Figura 27- Implante com conexão externa e conexão interna [45]. ............................... 26

Figura 28- Modelo de implante criado em Solidworks® ...................................................... 34

Figura 29- Modelo de osso cortical criado em Solidworks® .............................................. 35

Figura 30- Modelo de osso trabecular criado em Solidworks®, arquivo do autor.......... 35

Figura 31- Modelo 3D importado do Solidworks® e processado em Abaqus® ............ 36

Figura 32- Modelo 2D criado em Abaqus® , arquivo do autor .......................................... 37

Figura 33- Implante com conexão externa à esquerda e conexão interna à direita [45] ..................................................................................................................................................... 40

Figura 34- Modelo de implante, à esquerda o modelo 3D, à direita o modelo 2D. ........ 40

Figura 35- Modelo de osso, conjunto osso cortical a azul, osso trabecular a rosa. ...... 41

Figura 36- peças do modelo 2D após calculdada a malha no Abaqus® ; a) implante, b) osso cortical, c) osso trabecular. Arquivo do autor. ..................................................... 43

Figura 37- Modelo de implante com respectiva legenda. .................................................. 44

Figura 38- Modelo 3D completo criado em SolidWoks® e processado em Abaqus® . 46

Figura 39- Metade do modelo 3D criado em SolidWoks® ® e processado em Abaqus® para que apenas metade seja calculado .............................................................................. 46

Figura 40- Um quarto do modelo 3D criado em SolidWoks® e processado em Abaqus® para que apenas um quarto seja calculado, ...................................................... 47

Figura 41- Modelo 2D criado e processado em Abaqus® , arquivo do autor ................. 48

Figura 42- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo recto em 2D. .............................................................................................................................. 50

Figura 43- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo recto em 3D. .............................................................................................................................. 51

Figura 44- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo cónico com colo recto, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. .................................................................................................................................. 51

Figura 45- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo externo em 2D. ....................................................................................................... 52

Figura 46- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo externo em 3D. ....................................................................................................... 52

Figura 47- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo cónico com colo de ângulo externo, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. ....................................................................................................... 53

Figura 48- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo interno em 2D. ........................................................................................................ 54

Figura 49- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo interno em 3D. ........................................................................................................ 54

Figura 50- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo cónico com colo de ângulo interno, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. ................................................................................................................. 55

Figura 51- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo recto em 2D. ........................................................................................ 56

Figura 52- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo recto em 3D. Arquivo do autor. ........................................................ 56

Figura 53- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo com colo recto, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. Arquivo do autor. ........................................................................ 57

Figura 54- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo externo em 2D. ................................................................. 58

Figura 55- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo externo em 3D. Arquivo do autor. ................................. 58

Figura 56- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo com colo de ângulo externo, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. Arquivo do autor. ............................................ 59

Figura 57- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo interno em 2D. .................................................................. 60

Figura 58- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo interno em 3D. .................................................................. 60

Figura 59- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo com colo de ângulo interno, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. Arquivo do autor. ............................................ 61

Figura 60- Comparação dos resultados obtidos .................................................................. 62

1

1. Introdução

As próteses dentárias dos dias de hoje são o culminar do

desenvolvimento de uma necessidade primordialmente estética. Com o avanço

da Medicina e da Engenharia, estas passaram a conjugar a resistência

mecânica à componente estética, permitindo aos edêntulos recuperarem, para

além do sorriso, a sua capacidade de mastigação.

Uma das peças fundamentais para que seja possível colocar uma

prótese é o implante. Este é responsável pela ligação da prótese ao organismo

e, logo, pela funcionalidade da mesma.

Um dos maiores problemas que a colocação de um implante pode ter

que enfrentar é o desenvolvimento de um estado patológico que se denomina

por periimplantite. Esta patologia é de etiologia multifatorial, ou seja, o seu

desenvolvimento pode ficar a dever-se não só a um único fator mas à

conjugação de vários, com grande variabilidade entre indivíduos. Os fatores

são múltiplos. Entre eles estão a condição sistémica do paciente (se apresenta

doença periodontal, diabetes), o tabagismo, a qualidade óssea, a experiência

do Médico Dentista/Estomatologista, o trauma cirúrgico, os procedimentos

cirúrgicos inadequados, a utilização inadequada de antibióticos no pré e no

pós-operatório, a pressão da prótese durante a cicatrização, a infeção

bacteriana durante ou após a cirurgia, o carga mecânica inicial excessiva sobre

o implante, a escolha incorreta da prótese e/ou a sobrecarga oclusal,[1] [2] [3].

Como se pode depreender facilmente, o principal fator é a presença do

implante, já que na sua ausência esta patologia jamais se desenvolve. Entre os

vários fatores, inerentes ao implante, que têm influência no desenvolvimento

desta patologia, destaca-se a geometria e a consequente transmissão de

tensões.

Assim, este estudo pretende estudar a influência da variação da

geometria do implante na transmissão de tensões ao osso circundante, no

intuito de conseguir prever a geometria que melhor estimula a osteointegração.

2

Para poder entender o que se passa aquando da colocação de um

implante é essencial saber o que se passa no dente natural.

1.1. Enquadramento

Este trabalho surge no âmbito de um projeto para o desenvolvimento de

novos conceitos de implantes dentários. Tem como objetivo criar um implante

que minimize o desenvolvimento de uma patologia denominada periimplantite.

Para isso é preciso realizar estudos relacionados com vários fatores inerentes

ao implante em si. Entre muitos, a geometria do implante dentário é um deles,

sendo por isso determinante para o sucesso da implantação e sobrevivência

deste componente essencial ao conjunto protético.

O Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (INEGI) tem

investido nos últimos anos na área da Engenharia Biomédica. O interesse

manifestado pela instituição, nesta área, permitiu o desenvolvimento do

presente estudo, através da partilha de conhecimentos adquiridos na área da

Engenharia Mecânica, aplicados à Biomecânica.

1.2 Objectivo

O principal objetivo do trabalho desenvolvido durante este Mestrado foi o

estudo da influência dos parâmetros geométricos do implante na transmissão

de tensões. Pretende-se, deste modo, contribuir para o conhecimento da

transmissão de tensões ótimas, através da manipulação da geometria do

implante e desta forma, diminuir o risco de desenvolvimento de periimplantite.

3

1.3. Metodologia

Para a elaboração desta tese, foi seguido o seguinte plano de trabalho:

1- Levantamento de toda a informação relativa ao dente natural, através do

estudo da anatomia do periodonto e características dos tecidos

envolventes;

2- Pesquisa de informação relativa à comparação entre o comportamento

do dente natural e o implante;

3- Levantamento de toda a informação relativa ao implante em si. Recolha

de informação relativa à história do desenvolvimento dos implantes até

ao estado da arte da sua tipologia;

4- Estudo da fisiopatologia da periimplantite e dos fatores envolvidos na

sua patofisiologia;

5- Aprendizagem e desenvolvimento de competências na utilização do

programa de desenho e modelação Solidworks® (Dassault Systèmes,

Waltham, MA);

6- Aprendizagem e desenvolvimento se competências na utilização do

programa de calculo numérico Abaqus® (Dassault Systèmes, Waltham,

MA);

7- Estudo numérico no Abaqus® da transmissão de tensões ao osso

envolvente para diferentes geometrias de implante.

4

2.Conceitos

2.1. Anatomia do periodonto

Nesta secção será abordada de forma resumida a constituição

anatómica da região que envolve o dente[4]. Os constituintes deste sistema

anatómico são o dente, a gengiva, o ligamento periodontal, o cemento radicular

e osso alveolar, ver figura 1.

Figura 1 - Desenho esquemático do dente. G- gengiva; PL- ligamento periodontal; RC- cemento radicular; ABP- osso alveolar propriamente dito; AP- processo alveolar. [5]

5

2.1.1. Gengiva

A gengiva corresponde à mucosa mastigatória que cobre o processo

alveolar e circunda a porção cervical dos dentes. Em direção à coroa, a

gengiva termina na margem gengival livre, que possui um contorno parabólico.

Em sentido apical, esta é contínua com a mucosa alveolar. [4, 5]

A gengiva pode ser dividida em duas porções: a gengiva livre e a

gengiva inserida, ver figura 2. A gengiva livre é composta pela gengiva

vestibular (a que se situa do lado da bochecha), pela lingual ou palatina e pela

interdental (ou papila interdental). Normalmente, a margem gengival livre é

arredondada, de modo a formar uma pequena invaginação ou sulco entre o

dente e a gengiva que é limitada pela junção cemento-esmalte. A margem

gengival livre fica na superfície do esmalte, a cerca de 0,5-2 mm

coronariamente à junção cemento-esmalte.[4, 5]

Figura 2- Fotografia da cavidade oral mostrando a gengiva; desenho esquemático da gengiva à FG gengiva livre, AG gengiva inserida, CEJ junção cemento-esmalte, MGJ junção mucogengival[5].

A gengiva inserida é limitada pela ranhura gengival livre ou por um plano

horizontal que passa ao nível da junção cemento-esmalte [4, 5].

6

2.1.2. Ligamento periodontal

O ligamento periodontal é constituído por tecido conjuntivo laxo que

circunda a raiz do dente, unindo o cemento radicular ao osso alveolar, ver

figura 3. Este pode ser dividido em diferentes feixes de fibras de colagénio, tais

como as fibras da crista alveolar, as fibras horizontais, as fibras oblíquas e as

fibras apicais.[4, 5]

Figura 3 - Desenho esquemático representando o ligamento periodontal. ACF- fibras da crista alveolar; HF-fibras horizontais; RC- cemento radicular; OF- fibras oblíquas; ABP- osso alveolar propriamente dito; APF- fibras apicais. [5]

2.1.3. Cemento radicular

O cemento radicular é um tecido calcificado especializado que possui

muitas características em comum com o tecido ósseo e recobre as superfícies

radiculares dos dentes, ver figura 3. Considera-se que existem dois tipos de

cemento radicular. O primário ou acelular, que é formado em associação com a

formação da raiz e o cemento secundário ou celular que se forma após a

erupção dos dentes e em resposta a demandas funcionais [4, 5].

7

2.1.4 Osso

O osso é formado a partir da mineralização da cartilagem criada durante

os estádios embrionários. O osso humano evolui para se adaptar às alterações

provocadas pelas condições envolventes, de origem funcional. Este tem sido

um tópico para a investigação científica durante séculos. Em 1882, Julius Wolff,

fisiologista, anatomista e cirurgião ortopédico alemão, publicou um livro

intitulado “ A lei da remodelação óssea” (tradução). Este livro aborda a relação

da distribuição entre o osso cortical/esponjoso e as cargas mecânicas a que

está sujeito. O resultado do trabalho desenvolvido por este investigador ficou

conhecido no meio biomecânico como a lei de Wolff[6]. Esta lei defende que os

constituintes celulares osteoclastos (responsáveis pela reabsorção óssea) e os

osteoblastos (responsáveis pela deposição de osso) são fundamentais no

processo de modelação do osso, sendo este constituído por osso cortical e

osso trabecular. A arquitetura do osso trabecular demonstra ser uma estrutura

óptima para a função de suporte de forças, o que sugere que a sua formação é

altamente influenciada pelas forças que por si são suportadas. Durante a vida,

a relação entre a arquitetura e a resistência mecânica do osso, corresponde à

alteração das forças externas que sobre ele actuam.[7] Desta forma o osso

reage às tensões que sobre ele actuam. Quando a tensão é inferior a uma

certa magnitude dá-se a reabsorção do osso, assim como quando esta é

superior a uma certa magnitude

Figura 4- A base da teoria trajetorial de Wolff. À esquerda está representada a secção da epífise do fémur, onde mostra a arquitetura do osso esponjoso que está esquematicamente representada no desenho do meio ; À direita um modelo representa as trajetórias das tensões usando um gráfico estático. As trajetórias das tensões são curvas que representam a orientação das tensões máximas e mínimas no material sob carga. As tensões máximas e mínimas intersectam-se sempre na perpendicular. [7]

8

O intervalo entre estas magnitudes estimula a formação de osso [8]. Na

literatura apenas uma citação apresenta valores para este intervalo. Segundo

este investigador 1,38 MPa é o valor abaixo do qual ocorre reabsorção óssea

por atrofia, 1,72 MPa é o valor óptimo e a reabsorção patológica dá-se para

tensões superiores a 4,83 MPa[9].

O osso é um material muito resistente. A resistência depende de vários

fatores, que incluem a porosidade, nível de mineralização, densidade,

organização das fibras de colagénio e ritmo de deformação. O osso é

anisotrópico. Para o osso cortical o stress máximo reportado é de 170 MPa em

compressão e 100 MPa em tração. Para o osso trabecular os valores são

iguais para compressão e tração, entre 2 e 5 MPa[10].

2.1.4.1. Osso alveolar

O osso alveolar é o osso que constitui o processo alveolar. Este está

definido como as partes da maxila e mandíbula que formam e dão suporte aos

alvéolos dos dentes. O processo alveolar surge em associação com o

desenvolvimento e a erupção dos dentes e é reabsorvido quando existe a

perda do dente a que está associado.[4, 5]

O osso alveolar é constituído por osso cortical/compacto e

trabecular/esponjoso. O osso compacto, em conjunto com os ligamentos

periodontais que fornecem a suspensão dos dentes, sobrecarregam o osso

esponjoso adjacente às raízes, de tal modo que as trabéculas ósseas

assumem uma orientação consistente com as linhas de força, ver figuras 5 e 6.

As trabéculas vértico-radiais têm origem no osso esponjoso, próximo ao ápice

da raiz e divergem em forma de leque para se inserirem no osso compacto

circundante, dependendo se se trata da maxila ou da mandíbula.[11]

9

Figura 5 Corte do osso maxilar. a- trabéculas vértico-radiais; b- trabéculas horizontais-radiais; c- osso compacto do soalho do seio maxilar[12].

Figura 6- Corte do osso mandibular. a- trabéculas vértico radiais; b- trabéculas horizontais-radiais[12].

Além da quantidade de osso, é também importante a qualidade óssea. A

classificação mais aceite e divulgada é a de Leckholm e Zarb, [6, 13] que

propõe 4 tipos de qualidade óssea :

(i) TIPO 1 – Quase todo composto por osso cortical. A zona medular é

quase inexistente. Este tipo ósseo é muito duro mas pouco

vascularizado. Encontra-se na região anterior da mandíbula.

(ii) TIPO 2 – Com uma cortical compacta mas com uma zona medular,

apresenta uma trabéculação densa. É um bom tipo de osso para colocar

implantes, pois combina a estabilização mecânica com a irrigação.

Encontra-se na região anterior da maxila e posterior e anterior da

10

mandíbula. O osso trabecular/esponjoso denso é englobado por osso

cortical que forma uma camada com a espessura de 2 mm.

(iii) TIPO 3 – Com uma cortical delgada, mas ainda definida, e uma medula

de maiores dimensões e com uma trabéculação densa. É também um

bom osso para a osteointegração Encontra-se na região anterior e

posterior da maxila e posterior da mandíbula. Neste, a espessura do

osso cortical envolvente é de 1 mm.

(iv) TIPO 4 – Com cortical muito fina (cerca de 1 mm) ou com ausência de

cortical e quase todo composto por osso esponjoso de trabéculação

pouco densa. É aconselhável a carga diferida. Encontra-se na região

posterior da mandíbula.

Figura 7- Esquema da qualidade do osso de Leckholm e Zarb[14].

Figura 8- Imagem com corte de mandibula à esquerda; à direita representação esquemática do osso cortical (em cima) e osso esponjoso[12].

11

2.2. Dente/Implante

As gengivas dos dentes e a mucosa dos implantes têm algumas

características em comum, mas diferem na composição do tecido conjuntivo,

no alinhamento dos feixes de fibras de colagénio e na distribuição das

estruturas vasculares na porção apical ao epitélio juncional[5].

O implante osteointegrado executa uma função similar ao do dente

natural quando sujeito a ciclo de carga estática e dinâmica. A transmissão de

cargas funcionais ao osso, através do complexo prótese/implante é muito

diferente da do dente natural com um periodonto saudável. Nos dentes naturais

o ligamento periodontal atua como uma almofada. No implante osteointegrado

as cargas de oclusão são transmitidas diretamente ao osso envolvente [15].

Figura 9- Esquema comparativo entre o sistema anatómico do dente e o do implante [16].

Comparando os dentes aos implantes, nos dentes existem mecanismos

de proteção específicos, tais como o epitélio de união, o tecido conetivo e o

sistema imunitário. Daí o sistema com o implante estar mais susceptível ao

desenvolvimento de uma patologia[5].

12

2.2.1. Formação do espaço biológico

Tal como em redor do dente, também em redor do implante existe um

espaço biológico que se forma após a colocação do mesmo. Em implantologia,

este fenómeno caracteriza-se por uma reabsorção óssea em redor dos

implantes (entre 1,5 mm a 2 mm). Aceita-se que ocorra esta perda de osso,

após o implante ser exposto na cavidade oral, através de um pilar de suporte

de uma prótese ou de um pilar de cicatrização. O espaço existente entre os

componentes (pilar e implante) é conhecido por microgap e colonizado por

bactérias (biofilme ou microleakage), que em conjunto com a presença de

micro-movimentos, entre ambas as peças, serão os fatores responsáveis pela

formação deste espaço. A teoria mais aceite para a formação deste espaço é

que este desempenha o papel de barreira funcional às bactérias que se

localizam no microgap [17, 18].

Figura 10- Fotografia demostrando a sondagem do espaço biológico[5].

Figura 11- Esquema comparando os espaço biológico do dente à esquerda e o implante à direita [5].

O espaço biológico que rodeia o dente apresenta algumas diferenças do

que rodeia o implante. Enquanto no dente tem uma localização supracrestal, no

13

implante localiza-se subcrestalmente, quando a plataforma é ao nível da cresta.

O interface, tecido conetivo supralveolar e a superfície de um implante são

diferentes do interface homólogo do complexo gengivo-dentário. A união do

epitélio com a superfície do implante é formada por tecido conjuntivo, mas ao

contrário do dente a sua disposição não é perpendicular mas sim paralela em

relação à superfície do implante. Na zona mais coronal do implante, o tecido

conjuntivo tem uma disposição circunferencial e apresenta uma maior

proporção de fibras em relação aos fibroblastos, apresentando uma

vascularização escassa em relação ao dente. A união do epitélio com a

superfície do implante é relativamente débil e a sua destruição permite que a

contaminação bacteriana se estenda até ao osso, levando à sua destruição, ou

seja, à instalação de uma periimplantite.[18, 19]

2.2.2. Osteointegração

O conceito de osteointegração surgiu da investigação que se começou a

realizar em 1952 que estudou a microcirculação da medula óssea no perónio

do coelho. Esta investigação fazia uso de uma câmara de titânio implantada no

osso. Quando chegou a altura de as remover, verificou-se que estas tinham

estabelecido uma verdadeira osteointegração com o tecido ósseo, pois não era

possível removê-las do osso cicatrizado. A estrutura de titânio tinha sido

completamente integrada no osso e o tecido mineralizado era totalmente

congruente com as microirregularidades da superfície do titânio.[20]

Segundo o criador do conceito, Per-Ingvar Branemark, osteointegração

define-se como a conexão direta, estrutural e funcional, entre o osso vivo

ordenado e a superfície de um implante submetido a carga funcional.[20]

14

Figura 12- Representação esquemática das várias etapas da osteointegração. a) 1-contacto entre o implante e o osso, 2- hematoma na cavidade confinada pelo implante e o osso, 3- osso que sofreu dano térmico e mecânico inevitável, 4-osso ileso, 5- implante; b) 6- durante a cicatrização sem carga o hematoma transforma-se em osso por formação de calo ósseo, 7-o osso que sofreu dano cicatriza e é revascularizado, desmineralização e remineralização; c) 8- depois do período de cicatrização do tecido ósseo este fica em estreito contacto com a superfície do implante sem nenhum tecido intermediário; d) 9- nos casos de insucesso o tecido conjuntivo não mineraliza dando origem a uma pseudoartrose que se estabelece na periferia do implante[20].

3.Parametros relacionados com o implante

A Implantação está associada à transferência de tecido morto ou

material para um sistema biológico, enquanto a transplantação está associada

com a transferência de tecido vivo[21]. Implantologia dentária é o termo usado

para descrever a ancoragem de material aloplástico na mandibula e na maxila

para proporcionar retenção e suporte ao dente substituto[21].

A história da implantologia remonta a milhares de anos, incluindo várias

civilizações como os Chineses há 4000 anos, os Egípcios há 2000 anos e os

Incas há 1500 anos, entre outros[14].Descobertas antropológicas na Europa e

no continente Americano (Este e Central) são indicativas de que o Homem

tentou a reposição de dentes perdidos muito cedo na sua história. Na altura

usavam materiais homólogos ou aloplásticos incluindo dentes humanos e de

15

animais, osso esculpido e peças de função estética, pois em termos mecânicos

eram inúteis para a mastigação. Spaniard Alabucasim, no ano 1100 DC

aproximadamente, terá sido o primeiro a sugerir a aplicação de análogos e o

transplante de dentes para substituir dentes perdidos. Este método foi usado

durante séculos, tendo o seu expoente máximo no século XVIII em Inglaterra e

França. Onde aparentemente, os dentes de jovens eram comercializados para

substituir dentes perdidos. O elevado risco de transmissão de doenças e a alta

taxa de insucesso levou ao abandono desta prática[21].Com o avanço das

ciências naturais, nos séculos XVIII e XIX, Hartmann foi o primeiro a indicar

implantes para além da reposição de um dente isolado. Ele propôs, em 1891,

que dentaduras fossem fixas por raízes dentárias aloplásticas, sobe a forma de

parafusos. 1939 Strock foi o primeiro a tentar modificar a forma do implante

dentário, utilizando uma liga de crómio, cobalto e molibdénio (i.e.,Vitalium) para

criar um implante com um corpo estreado, semelhante a um parafuso de

madeira[21]. O primeiro implante subperiosteal foi desenvolvido e colocado em

1949, nos Estados Unidos da América, por Gershokoff e Goldberg.[22]

A fusão do osso ao titânio foi divulgada pela primeira vez em 1940 por

Bothe e seus colegas[20]. Branemark começou um estudo experimental na

circulação microscópica da medula óssea, para a qual usava câmaras de

titânio fixas ao osso. Reparou que estas não eram possíveis de retirar do osso

após o processo completo de cicatrização tivesse completo. A estrutura de

titânio tinha sido completamente incorporada no osso. Este fenómeno levou à

criação e estudo do conceito de osteointegração.[20] Este estudo levou à sua

aplicação em implantes dentários, em 1960[20].

Dez anos de ensaios pré-clínicos em cães, revelaram que a utilização do

implante não provoca reações adversas significativas, quer para os tecidos

duros quer para os moles. Os estudos em humanos começaram em 1965 e

foram, acompanhados ao longo de dez anos, tendo sido divulgados em

1977.[14] O sistema desenvolvido pelo grupo de Gotemburgo de Branemark

obteve um lugar especial em que o elemento básico é um parafuso de

titânio.[11].Nenhuma pessoa na história recente influenciou a geometria do

implante (implante endosteal parafuso/raiz) como Branemark.[14]

16

Figura 13 - Implante com para fuso/raiz segundo Branemark. I- implante; PFZ-cilindro do pilar; PFS-parafuso-âncora [12].

3.1. Tipos de implantes

Nos últimos 50 anos foram usadas várias técnicas de fixação de implantes.

O seu sucesso foi variável, mas tiveram o seu contributo para a evolução dos

implantes dentários. Abaixo se expõem os vários tipos de implantes [11]:

(i) A fixação transdental/ transfixação

(ii) Implantes submucosos

(iii) Implantes subperiosteais

(iv) Implantes endosteais

3.1.1. Fixação transdental/ transfixação

Com este método não há penetração da mucosa. A raiz do dente natural

e a ligação ao epitélio são mantidas; nesse sentido será, em princípio, um

sistema de implante fechado, em contraste com os outros métodos [11].

3.1.2. Implantes submucosos

Este método implica a implantação de pequenos dispositivos em forma

de botões sob a mucosa, para servir de fixação a uma prótese total,

particularmente na maxila[11].

17

3.1.3. Implantes subperiosteais

Este método implica a elevação do periósteo para colocação da

estrutura do implante. A ideia básica foi concebida por Muller em 1937.[11]

Estes implantes não estão ancorados no osso, como os endosteais. Estes são,

em vez disso, desenhados para se apoiarem na crista óssea sem se poder

afirmar que haja osteointegração.[23]

Figura 14- Imagem de um RX de mandibula com um implante subperiosteal [12].

3.1.4. Implantes endosteais

Um implante endosteal define-se como um material aloplástico cirurgicamente inserido no osso para servir de fundação prostodontica [14]. Os procedimentos de implantação endosteal são técnicas que visam a ancoragem do implante no osso mandibular ou maxilar, onde o corpo do implante geralmente penetra no osso cortical [21].

Os implantes dentários são feitos de matérias biocompatíveis, sendo cirurgicamente inseridos no osso mandibular ou maxilar com funções prostodonticas. Os implantes inseridos no osso (endosteais) são similares às raízes naturais do dente e não necessitam de suporte por parte dos dentes adjacentes [22].

Existem vários tipos de implantes endosteais: os implantes em lâmina, os implantes de cilindro oco e os implantes em parafuso/raiz [11].

18

Figura 15- Imagem com um implante do tipo lamina à esquerda [24]; vários implantes do tipo cilindro oco, no centro[12]; implante do tipo parafuso/raiz à direita [25].

3.2. Geometrias

A geometria do implante é fundamental para que a prótese seja

funcional e uma vida útil longa. As características da geometria vão influenciar

diretamente a distribuição das forças aplicadas (compressão, tração e corte)

através do implante aos tecidos[26].Os implantes dentro do mesmo tipo

apresentaram várias geometrias ao longo dos tempos. Segundo a literatura as

geometrias usadas com mais aceitação foram[27]:

(i) Implante cilíndrico e oco (Figura 15a);

(ii) Implante com socalcos, em inglês stepped (Figura 15b);

(iii) Implantes roscado, i.e., em parafuso (Figura 15c).

19

a) b) c) Figura 16- a) Implante com geometria de cilindro oco, RX de implante de cilindro oco em função á direita [28]. b) Implante com geometria stepped,.RX de implante stepped em função à direita [29]. c) Implante em forma de parafuso[25]

A geometria dos implantes endosteais evoluiu ao longo de várias

gerações de implantes. Como está patente na figura 15 anteriormente

apresentadas, esta passou pelos cilindros ocos, pelos parafusos ocos e

ultimamente, os mais aceites, são os parafusos maciços.[27]

3.3. Tratamento superficial

A superfície dos implantes foi há muito identificada como um importante

fator no condicionamento da interação molecular, da resposta celular e

osteointegração. Resultados experimentais comprovam que alguns tipos de

superfícies promovem a formação de novo osso em relação às superfícies

lisas. As superfícies rugosas foram identificadas como um importante

parâmetro na capacidade de ancoragem ao osso. O principal objetivo para a

modificação das superfícies dos implantes é promover uma osteointegração

20

mais forte, de uma forma mais rápida. Estas características vão aumentar a

estabilidade durante o processo de cicatrização, melhorando a performance

clínica, nos casos de fraca qualidade e quantidade de osso. Atualmente, as

superfícies dos implantes são modificadas por várias tecnologias: maquinação,

jacto de areia, corrosão ácida, anodização, modificação por laser e por

combinações. Estes diferentes métodos de modificação de superfície de

implantes levam a diferentes propriedades que afetam a resposta do recetor ao

implante. [30]

3.3.1 Maquinação

A superfície maquinada foi a primeira geração de superfícies de

implantes e era relativamente lisa[20]. Diferentes graus de rugosidade foram

obtidos com o uso de diferentes técnicas de maquinação.[30]

Figura 17- Microfotografia de uma superfície maquinada [31]

3.3.2 Projeção de areias

O aumento de rugosidade de um implante pode ser obtido por projeção

de pequenas partículas sobre a superfície, que é denominada de projeção de

areia. Quando a partícula choca com a superfície do implante cria uma cratera.

A rugosidade resultante é normalmente anisotrópica, formada por crateras

arestas e partículas encrostadas.[30]

21

Figura 18 - Microfotografia de uma superfície obtida por projecção de areia [32]

3.3.3. Ataque ácido

Com o ataque ácido a superfície é escavada pela remoção de grãos da

superfície do implante. A rugosidade resultante depende do material, da sua

microestrutura, do ácido usado e do tempo de banho.[30]

3.3.4. Combinação de projecção de areias e ataque á cido (SLA)

A maioria dos implantes disponíveis no mercado apresenta um

tratamento superficial baseado na combinação das técnicas de projecção de

areias com o taque ácido. Este método permite obter uma superfície com uma

rugosidade composta (com dois graus diferentes) e remover as partículas

encrostadas.[30]

22

Figura 19- Microfotografia da superfície de um implante SLActiveR da empresa Straumann com tratamento superficial SLA[31]

3.3.5. Anodização

A anodização ou oxidação anódica é um processo electroquímico que

corre no electrólito. Uma superfície anodizada é uma superfície com poros

abertos na ordem dos micrómetros, formada pela criação de um óxido de

titânio, parcialmente cristalino, enriquecido por fosfatos [30].

Figura 20- Microfotografia da superfície TiUniteR de um implante dentária da empresa Nobel, obtida pelo processo de anodização[31]

23

3.3.6. Texturização a laser

O laser é uma técnica emergente na micromaquinação para a produção

de estruturas à escala micro e nanométrica. É rápida, extremamente limpa e é

adequada à modificação de superfícies, permitindo a criação de

microestruturas complexas e com alta resolução.[30]

Figura 21 - Microfotografia da superfície de um implante BioHelixR , obtida pelo processo de texturização a Laser[31]

3.4. Conexões

A conexão implante-pilar é de suma importância para o sucesso da

prótese. É a conexão implante pilar que influencia determinantemente a força

de articulação e a sua estabilidade axial, assim como a estabilidade lateral e

rotacional [33]. As conexões dos implantes podem ser externas ou internas.

Estas, por sua vez, apresentam vários tipos de encaixe. As conexões internas

ainda podem ser cónicas e dentro destas apresentar uma forma específica que

são as de cone Morse[33-35]. A conexão cone-Morse foi desenvolvida para

suprir as desvantagens das conexões hexagonais e tem a particularidade de

apresentar paredes cónicas com uma orientação precisa, as quais

proporcionam o contacto direto com o implante. Este sistema permite toque por

atrito das paredes internas do cone do implante, diminuindo assim a folga

existente entre pilar/implante [34].

Tal como foi referido anteriormente, o espaço existente entre os

componentes (pilar e implante), em conjunto com a presença de micro-

24

movimentos entre ambas as peças, são os fatores responsáveis pela formação

do espaço biológico.

Para minimizar a reabsorção da crista óssea surgiu o conceito da troca

de plataforma (Plataforma Switch), onde se desloca a microfenda entre pilar e

implante, mais para o interior da plataforma do implante. Isto vai ajudar a

preservar o osso periimplantar [36].

Figura 22- implante com conexão implante/pilar externa hexagonal [37]

Figura 23- implante com conexão implante/pilar interna hexagonal [38].

25

Figura 24- esquema de implantes com diferentes tipos de conexão; a) externa, b,c,d) tipos de conexão interna [39].

Figura 25- esquema em que a seta aponta para o intervalo entre o pilar e o implante criado o que se denomina de troca de plataforma (platform switch) [40].

3.5. Estado da arte

Uma definição de estado da arte é “Nível mais avançado de

conhecimento ou de desenvolvimento em determinada arte em determinado

momento”.[41] Neste momento o tipo de implante usado a nível mundial é o

endosteal em parafuso, fabricado em titânio, sendo a liga Ti6Al4V a mais

comum. A partir deste tipo existem várias geometrias no mercado.

(i) Cónicos (Figura 26a);

(ii) Cilíndricos (Figura 26b);

(iii) Tapered (Figura 26c).

I. Cónicos

26

a) b) c)

Figura 26- a) implantes cónicos à esquerda e RX de implantes cónicos em função à direita [37]. b) implante com geometria de cilindro [42]. c) implante com geometria tapered à esquerda [43]; Rx de implante tapered em função à direita [44].

Quanto ao tipo de superfície a mais evoluída é a superfície rugosa. Em relação às conexões, tanto a interna como a externa são consideradas como atuais.

Figura 27- Implante com conexão externa e conexão interna [45]

Não foi encontrada nenhuma entrada do índice de ilu strações.

27

4.Relação da patologia com os parâmetros que

caracterizam o implante

4.1. Periimplantites

A periimplantite é um dos maiores problemas clínicos a ser enfrentado

em Implantodontia [46], pelo que constitui também um enorme desafio a

própria definição do fenómeno. A periimplantite é definida como um processo

inflamatório que afeta os tecidos que circunscrevem um implante

osteointegrado, resultando em perda do osso de suporte. Esta reação é

secundária a uma infeção local, com diversos padrões em comum com a

periodontite crónica [47]. A periimplantite é diagnosticada quando ocorre perda

progressiva de osso periimplantar, excedendo os limites de tolerância de

reabsorção de osso, após sucesso da osteointegração do implante, ou seja, a

média anual de perda óssea vertical peri-implante não deve ser maior que 0,2

mm [48].

De acordo com a Federação Europeia de Periodontologia[49], as

infeções periimplantares podem ser classificadas como:

(i) Mucosite periimplantar - é considerada uma inflamação reversível

que afeta os tecidos moles adjacentes a um implante;

(ii) Periimplantite - corresponde a um processo inflamatório que afeta os

tecidos adjacentes a um implante osteointegrado, resultando em

perda óssea [49, 50].

A periimplantite tem início numa inflamação superficial da mucosa

perimplantar (mucosite). Caso permaneça sem tratamento, o processo pode

tornar-se progressivo e irreversível, levando a perda óssea vertical e horizontal,

comprometendo a longevidade dos implantes.[51]

Jemt & Albrektsson fizeram a seguinte pergunta “ How has periimplantitis

been defined?” e testaram as definições[51]. Albrektsson & Isidor definiram

28

periimplantite como “inflamação com perda de osso no tecido envolvente do

implante funcional”[51]. De acordo com esta definição, qualquer sinal de perda

de osso (mesmo ˂0,2 mm anualmente) com inflamação, pode ser interpretada

como um sinal de periimplantite, mas é de realçar que os mesmos autores, no

mesmo artigo, aceitam uma perda óssea de 1,5mm durante o primeiro ano e

uma perda ˂0,2 mm anualmente, a partir desse momento, como um implante

de sucesso, definiram periimplantite como implante que demonstre hemorragia

à sondagem e/ou secreção purulenta (infeção). Combinado com uma perda

total de osso de 1,8 mm ou mais durante 8 a 13 anos após a primeira consulta

anual de acompanhamento[51].

A definição anterior é diferente da de Fransson que define qualquer

absorção de osso após o primeiro ano, como sendo indicativa de perda de

osso.[52]

4.2 Causas da patologia

A etiologia da periimplantite é multifatorial. Assim, importa elencar e

explanar os fatores implicados no desenvolvimento de periimplantite:[19]

(i) Microorganismos;

(ii) Estado do tecido periimplantar;

(iii) Superfície;

(iv) Conexões,

(v) Geometria do implante

(vi) Sobrecarga mecânica

29

4.2.1. Microrganismos

Sempre que há colonização de tecidos por microorganismos

patogénicos observa-se o desenvolvimento de patologia devido à infeção e à

resposta inflamatória subsequente.

Em 1983 Rams & Lin, apresentaram estudos sobre a flora microbiana

associada ao insucesso de implantes e demonstraram que as bactérias

presentes nas periimplantites eram principalmente espécies gram-negativas

anaeróbias[53]. Achados microbiológicos, relativos à flora microbiana de

implantes rejeitados, indicam que as bactérias implicadas nas periodontites

infecciosas, talvez tenham um papel relevante no desenvolvimento da patologia

periimplantar. Staphylococci spp., Capnocytophages e Spiroquetes,

Fusobacteria spp., Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermédia e

Actinobacillus actinomycetemcomitans [53].

Estudos utilizando técnicas de Polimerase Chain Reaction (PCR),

sondas de DNA e meios de cultura seletivos, determinou a flora microbiana

associada à patologia periimplantar. Esta é composta por bactérias gram-

negativas das quais se destacam Aggregatibacter actinomycetemcomitans,

Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis e Tanerella forsythus [54-56].

Outro estudo relacionou esta flora microbiana como sendo comum à

periodontite e à periimplantite [57]. Outro grupo de bactérias isoladas de casos

de periodontite que é comum à periimplantite são os estafilococos, dos quais

se destacam o Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus aureus,[58]

30

4.2.2. Estado do tecido periimplantar

O tecido periimplante tem um papel fulcral como barreira biológica aos

possíveis agentes patogénicos da periimplantite. A flora microbiana

subgengival, em pacientes parcialmente edêntulos, reabilitados com implantes,

é mais patogénica quando comparadas à de pacientes desdentados totais. Isso

mostra a influência da doença periodontal no início e progressão da patologia

periimplantar, nos dentes adjacentes. Segundo Apse existe a possibilidade de

que dentes naturais possam servir como reservatório de patogénicos

periodontais, os quais podem colonizar os tecidos ao redor de implantes.[56]

Diversos estudos confirmaram o conceito de que a flora microbiana

presente na cavidade oral, aquando da colocação do implante, determina a

composição da flora microbiana em redor dos implantes. Consequentemente, o

biofilme presente nos dentes remanescentes influência a composição da

microbiana peri implantar. Um estudo comparou a colocação de implantes em

pacientes com e sem periodontite. Os resultados indicaram que o grupo que

possuía periodontite foi mais suscetível a periimplantite do que o grupo sem

periodontite.[2]

4.2.3 Superfícies

A superfície de um implante condiciona o possível desenvolvimento de

periimplantite pelo facto de esta permitir a maior ou menor adesão

bacteriana.[56] A rugosidade e a composição química da superfície de um

implante têm um grande impacto na formação da placa bacteriana.[59] O

estudo de diferentes superfícies de implantes (hidroxiapatite, titânio puro,

alumina e zircónio) verificou-se que se encontrava Streptococos spp. em todos,

nas primeiras quatro horas e anaeróbios nas 48 horas seguintes.[60] Ainda

neste estudo, verificou-se que as superfícies mais rugosas permitiam uma

maior aderência das bactérias. O que demonstra que os implantes com

31

superfícies rugosas têm maior tendência a criar biofilmes de bactérias

patogénicas, permitindo o desenvolvimento de periimplantite.[56, 60]

Superfícies de implantes com elevada rugosidade podem facilitar a

adesão de bacteriana meio subgengival, onde condições de anaerobiose

favorecem o crescimento de espécies patogénicas [51]. Num trabalho

experimental realizado em cães, testou o desenvolvimento de doença em

implantes com diferentes superfícies: polida e SLA (superfície tratada com jato

de areia e ataque ácido). Verificou-se que a extensão da inflamação e perda

óssea causada pela progressão da periimplantite foi significativamente superior

na superfície SLA, ou seja, na superfície mais rugosa.[56]

A rugosidade do implante não tem influência no desenvolvimento de

periimplantite, quando o implante está localizado totalmente intra-ósseo.

Quando o implante fica exposto, essa propriedade contribui para o aumento da

retenção do biofilme bacteriano, sobretudo em pacientes sem hábitos de

higiene oral [19, 51]. Estudos demonstraram que a diminuição da rugosidade é

acompanhada de menor colonização bacteriana até um limite de rugosidade

média (Ra) de 0,2µm [59]

4.2.4 Conexões

Um sistema implante-prótese que apresente desajustes pode favorecer

a retenção da placa bacteriana, para além de permitir a passagem de

microrganismos para o interior do pilar transepitelial. Segundo um estudo de

Binon et al, isto acontece devido à existência de um erro, corrente, no

ajustamento dos componentes da ordem dos 20µm a 49µm[19]. Este espaço

proporciona um meio de colonização para os microorganismos com tamanhos

inferiores a 10 µm[19].

O conjunto pilar-implante oferece condições de retenção de biofilme

bacteriano. A coaptação deficiente entre os componentes prostéticos e o topo

do implante também é responsável pela infiltração bacteriana e,

32

consequentemente, colonização bacteriana no aspeto interno dos

implantes[51].

Trabalhos de Traversy e Birek[19] e Quirynen e Van Steenberghe[19]

registaram infiltração de fluidos e bactérias na interface do conjunto pilar

/implante. Os primeiros demonstraram, em estudo in vitro, que na interface

implante/pilar do sistema Branemark ocorre infiltração bidirecional de fluído. Na

colonização bacteriana do interior dos implantes, predominam estreptococos

anaeróbios e facultativos, além de bastonetes anaeróbios Gram-positivos dos

géneros Propionibacterium, Eubacterium, Actinomyces e bastonetes

anaeróbios Gram-negativos como os do género Fusobacterium, Prevotella e

Porphyromonas. Esse facto pode aumentar o risco de inflamação dos tecidos

perimplantares, e consequentemente comprometer a estabilidade do implante

sendo um fator potencial de desenvolvimento de periimplantite[34]. Fenómenos

de corrosão podem ocorrer quando a um implante de titânio se conecta uma

estrutura de metal não nobre. Está provado que neste caso há um aumento de

macrófagos nos tecidos que envolvem o implante promovendo a reabsorção

óssea inicial por razões não infecciosas, mas que após contaminação dão

origem a uma periimplantite.[19]

4.2.5. Geometria

A geometria do implante parece ser de menor importância desde que o

implante tenha sido colocado correctamente. Mas há que contar com a

influência da geometria no modo de transmissão de forças ao osso. Esta

transmissão pode gerar uma sobrecarga em algum ponto, especialmente na

zona de união entre o osso e o colar cervical do implante. A perda de osso

neste ponto biomecanicamente débil facilita a formação de um defeito ósseo

que após contaminação pode dar origem a uma periimplantite.[19]

33

4.2.6. Sobrecarga mecânica

Sobrecarga (overload) é o termo definido a um desequilíbrio

biomecânico entre forças funcionais e parafuncionais, atuando sobre uma

prótese que por sua vez se reflete no implante e no osso alveolar. Clinicamente

essa disfunção pode causar a perda da osteointegração. Esse sinal clínico

manifesta-se devido à substituição do tecido ósseo por uma cápsula fibrosa

não funcional. Momentos de força excessiva podem induzir a falhas mecânicas

e biológicas do implante. A sobrecarga oclusal pode ser o factor principal de

perda de integração de um implante estável. O desenvolvimento de inflamação

nos implantes com excessivo trauma oclusal pode aumentar o efeito da carga

excessiva, podendo ocorrer maior reabsorção óssea ao redor de implantes. O

somatório do trauma oclusal com a flora microbiana patogénica leva ao

desenvolvimento de periimplantite.[61]

Uma vez identificados todos os fatores que influenciam a

desenvolvimento de periimplantites, a investigação debruçou-se no seu fator de

estudo, a geometria.

34

5 SolidWorks®

O Solidworks® é um software de CAD desenvolvido em 1993 pela

Solidworks® Corporation, adquirida em 1997 pela Dassault Systèmes S.A..

Este software baseia-se em computação paramétrica, criando formas

tridimensionais a partir de formas geométricas elementares. a criação de um

sólido ou superfície tipicamente começa com a definição de topologia em um

esboço 2D ou 3D. A topologia define a conetividade e certos relacionamentos

geométricos entre vértices e curvas, no esboço e externos ao esboço[62] .

Após um processo de aprendizagem de utilização deste software,

através da frequência de um curso de formação, veio o período de

desenvolvimento de estruturas 3D. Em primeiro lugar desenvolveu-se um

implante roscado a partir do qual se alteraram vários parâmetros para serem

avaliados e comparados entre si. Foi também com este software que se

procedeu à criação de uma estrutura para simular o osso envolvente. Este osso

é constituído por osso cortical e esponjoso, daí o desenvolvimento de duas

peças em que uma envolve a outra num encaixe prefeito, para se testar o efeito

da carga sobre o implante quando incluso no osso.

Figura 28- Modelo de implante criado em Solidworks®

35

Figura 29- Modelo de osso cortical criado em Solidworks®

Figura 30- Modelo de osso trabecular criado em Solidworks®, arquivo do autor

36

6 Abaqus®

O Abaqus® é um programa de cálculo numérico que permite realizar

análises estruturais. Com este programa é possível simular o comportamento

mecânico de estruturas, seja da indústria aeroespacial, automóvel,

componentes eletrónicos, dispositivos médicos, entre uma infinidade de outras

hipóteses, simulando virtualmente as condições reais da sua utilização.[63]

A sua primeira versão data de 1978, desenvolvida por David Hibbitt,

Bengt Karlsson e Paul Sorenson na firma constituída pelos três e denominada

HKS, inc. Em 2002, a firma HKS Inc. passa a chamar-se Abaqus® Inc. e em

2005 é adquirida pela companhia francesa Dassault Systèms. [63]

Numa primeira fase foram importados os modelos 3D desenvolvidos no

Solidworks® . Uma vez importadas para o Abaqus® as diferentes peças foram

processadas. O processamento consiste em várias etapas. Primeiro na

atribuição de todas as características inerentes ao material que constituía cada

peça (densidade, módulo de Young, coeficiente de Poisson). Após este passo,

as diferentes peças são montadas umas nas outras para constituir um modelo

que ira simular um implante inserido no osso. De seguida são definidas as

superfícies que vão interagir umas com as outras e o modo de interação. Neste

caso todas as peças são consideradas encastradas umas nas outras, isto

porque osso é uma peça única constituída por dois tipos de osso (cortical e

trabecular) e o implante considera-se totalmente osteointegrado com o “osso”,

cortical e trabecular.

Figura 31- Modelo 3D importado do Solidworks® e processado em Abaqus®

37

Numa segunda fase foi seguido o mesmo modelo de investigação mas

agora em 2D. Para este estudo todas as peças do modelo foram desenvolvidas no Abaqus® .

Figura 32- Modelo 2D criado em Abaqus® , arquivo do autor

38

7. Estudos

Baseado em vários estudos biomecânicos de implantes com

complicações devido a ganharem folga ou partirem, foi reconhecida a

necessidade de desenvolver novas geometrias para implantes, de forma a

melhorar a sua estabilidade biomecânica. Quando em ação, os implantes são

sujeitos a cargas altamente complexas de diferentes durações, direções e

magnitudes, para além da transmissão de carga para o interface osso-implante.

A durabilidade funcional das próteses está altamente relacionada com a

estabilidade dos componentes do complexo implante-pilar-coroa. Dentro deste

complexo a geometria dos diversos componentes poderá ter um profundo

impacto na vida funcional do implante.[64]

Segundo um estudo comparativo entre vários implantes existentes no

mercado a geometria do implante está diretamente relacionada com a

transferência de tensões para o osso envolvente, o que faz da geometria do

implante um dos fatores responsáveis pela sobrecarga no osso envolvente.

7.1. Modelos

Para o estudo da influência da geometria foi desenvolvido um modelo

numérico do sistema implante osso.

39

7.1.1. Desenvolvimento do modelo do implante

O desenvolvimento do desenho do implante dependeu de um levantamento

exaustivo dos modelos no mercado. Durante esta pesquisa deu-se especial

atenção às dimensões que caracterizam os implantes. Existe uma classificação

comum utilizada pelas diferentes marcas, mas que não respeitam as mesmas

dimensões. Um implante com as mesmas dimensões poderá ser classificado

de modo diferente. Mas de um modo geral, pelas dimensões os implantes

caracterizam-se em vários grupos:

a) Diâmetro-

(i) Estreitos- os que apresentam diâmetros compreendidos entre 3 e 3,6

mm exclusive;

(ii) Regulares- os que apresentam diâmetros compreendidos entre 3,6 e

5 mm exclusive;

(iii) Largos- os que apresentam diâmetros compreendidos entre 5 ou

mais mm exclusive.

b) Comprimento-

(i) Curtos- os que apresentam comprimentos entre 7 e 10 mm exclusive;

(ii) Normais- os que apresentam comprimentos entre 10 e 13 mm

exclusive;

(iii) Compridos- os que apresentam comprimentos entre 13 e 18 mm

exclusive.

Ainda se constatou outra evidência, os implantes com conexão interna por

norma são mais estreitos que os que apresentam conexão externa.

40

Figura 33- Implante com conexão externa à esquerda e conexão interna à direita [45]

O implante é do tipo parafuso maciço com o comprimento normal de 10mm e

diâmetro normal sendo o valor comum a ambos os tipos de conexão (interna e

externa) de 4mm.

Figura 34- Modelo de implante, à esquerda o modelo 3D, à direita o modelo 2D.

41

7.1.2. Desenvolvimento do modelo de osso

Osso tal como já foi referido é constituído por osso cortical e trabecular. Para o

estudo descrito foi simulado um osso tipo II segundo a escala de Leckholm e

Zarb 1985. Isto significa que o modelo de osso irá simular um osso com uma

cortical compacta mas com uma zona medular com uma trabéculação densa. O

osso trabecular denso é englobado por osso cortical que forma uma camada

com a espessura de 2 mm. Tendo o conjunto 24 mm de comprimento, 2 mm

osso cortical,20 mm-osso trabecular,2 mm-osso cortical.

Figura 35- Modelo de osso, conjunto osso cortical a azul, osso trabecular a rosa.

7.1.3. Características dos materiais

Para que o Abaqus® possa calcular a simulação do modelo em estudo é

preciso que sejam introduzidas a características que definem à luz da

mecânica esse material. As características são a densidade, o módulo de

Young e o coeficiente de Poisson.

42

Para o implante do estudo o material escolhido foi a liga de titânio

Ti6Al4V. Este material possui uma densidade de 4,51 g/cm3[65]. O módulo de

Young desta liga é de 110 GPa e o coeficiente de Poisson é de 0,32. [66]

No caso do osso estamos a falar de um material composto por dois

materiais com características distintas, o osso cortical e o osso trabecular. O

osso cortical apresenta uma densidade de 1,58 g/cm3 [8]. Quanto ao módulo de

Young este tipo de osso apresenta um valor de 13 GPa e um coeficiente de

Poisson de 0,3 [67]. O osso trabecular apresenta uma densidade de 0,64 g/cm3

[8], inferior à do osso cortical. O módulo de Young deste tipo de osso é de 1,37

GPa o que demostra a sua maior elasticidade em relação ao osso cortical, ou

seja é mais deformável quando sujeito à mesma força.[67] O coeficiente de

Poisson, por sua vez, é o mesmo para os dois tipos de osso 0,3.[67]

7.1.4 Caracteristicas da força aplicada

A força escolhida para este estudo tem a direcção do eixo dos zz, com o

sentido negativo e o ponto de aplicação no centro da superfície coronal do

implante. Para a determinação da magnitude da força investigou-se na

literatura experiências similares. Nos estudos encontrados as forças utilizadas

iam dos 10 N aos 2440 N[10] . Os valores mais comuns encontravam-se entre

os 100 N e os 400 N [6, 10, 68, 69]. Para este estudo foi atribuída à força o

valor de 360 N, que no modelo 3D que representa metade do modelo passa a

180 N e no que representa um quarto do modelo assim como no modelo 2D

apresenta o valor de 90 N.

43

7.1.5. Aplicação de malha de elementos finitos

Para o cálculo de distribuição de força é aplicado o método dos

elementos finitos. Para que esse cálculo seja possível primeiro é preciso criar a

malha para cada peça. A malha foi criada pelo uso do Abaqus®. Para o

implante o número de elementos variou entre os 390 e os 500. Para o osso

cortical o número de elementos rondou os 1700 e para o osso trabecular

rondou os 840 elementos.

a) b) c)

Figura 36 - peças do modelo 2D após calculdada a malha no Abaqus® ; a) implante, b) osso cortical, c) osso trabecular. Arquivo do autor.

7.1.6. Parâmetros geométricos do implante

No modelo do implante foram identificados alguns parâmetros

geométricos importantes como o colo, o corpo e a rosca (figura 37). Estes

44

parâmetros, através da sua variação, vão produzir variações na transmissão de

tensões ao osso adjacente, os escolhidos para o estudo em curso foram:

Figura 37- Modelo de implante com respectiva legenda.

7.1.6.1.Colo

Neste estudo, o colo é delimitado pela linha superficial coincidente com

nível superficial do osso e pela linha 2 mm abaixo desta. Segundo o modelo de

osso usado esta porção do implante vai interagir directamente com o osso

cortical, já que as suas dimensões são as mesmas. A geometria do colo

influencia o stress peri-implante criado pelas tensões geradas pelas cargas

aplicadas ao implante[67]. Neste estudo vamos testar quatro geometrias

distintas:

COLO

CORPO

ROSCA

PASSO

45

(i) reta

(ii)ângulo interno ao retirar 0,25 mm ao raio externo do colo

(iii) ângulo externo ao acrescentar 0,25mm ao raio externo

7.1.6.2. Corpo

O corpo é tudo o que não é colo, ou seja, é a porção do implante que vai

do limite inferior do colo até à extremidade, também denominada de ápice do

implante. Neste estudo testamos duas geometrias distintas:

(i) cónico ao retirar 1mm ao raio do ápice

(ii) reto com ápice redondo (o ápice é redondo devido a ser uma

geometria muito comum em todos os fabricantes)

7.1.6.3.Rosca

A rosca é o sulco espiral que percorre todo o corpo do implante, neste

caso em estudo. É este sulco que permite a progressão no osso do implante

quando sujeito a uma força que imprime uma rotação. Existem dois fatores que

definem a rosca. O passo, que é a distância entre dois sulcos consecutivos e a

profundidade, que não é mais que a profundidade do sulco.

7.2. Primeiro estudo

Num primeiro estudo partiu-se de um modelo 3D desenvolvido em

SolidWorks® e posteriormente processado em Abaqus® como já referido

anteriormente. Neste estudo conjugaram-se todos os parâmetros geométricos

(colo, corpo e rosca) atrás referidos. Num primeiro ensaio correu-se o modelo

completo e verificou-se que o modelo era muito pesado para o Abaqus® .

46

Figura 38- Modelo 3D completo criado em SolidWoks® e processado em Abaqus®

Este episódio levou a que se optasse pela estratégia de apenas usar

metade do modelo para correr a simulação uma vez que os resultados seriam

significativos. Esta estratégia demonstrou-se mais uma vez ser muito pesada

para o software o que conduziu a nova estratégia.

Figura 39- Metade do modelo 3D criado em SolidWoks® ® e processado em Abaqus® para que apenas metade seja calculado

A nova tentativa consistiu na divisão por quarto e desta forma utilizar um

quarto de modelo para correr no Abaqus®, o que mesmo assim demorava 10

47

dias a obter um resultado e o computador apenas apresentava capacidade

para correr três modelos em simultâneo.

Figura 40- Um quarto do modelo 3D criado em SolidWoks® e processado em Abaqus® para que apenas um quarto seja calculado,

48

7.3 Segundo estudo

Num segundo estudo partiu-se de um modelo 2D totalmente

desenvolvido em Abaqus®. Enveredou-se por um modelo 2D por ser mais

rápido de simular no software, o que se veio a verificar. Neste estudo os

parâmetros geométricos estudados foram os referentes ao colo e ao corpo do

implante.

Figura 41 - Modelo 2D criado e processado em Abaqus® , arquivo do autor

49

8 Resultados

O primeiro estudo demostrou-se demasiado complexo para a informação

que se queria obter. No início tentou-se simular com um modelo completo em

3D o que se demonstrou muito pesado para o computador calcular.

Provavelmente devido à rosca o número de superfícies de contacto era muito

grande e de difícil cálculo, o que levou ao seu abandono sem resultados.

Tentou-se então outra abordagem, que consistiu em usar apenas metade do

modelo para tornar o cálculo mais leve ao diminuir o número de superfícies

associadas à rosca. Esta abordagem revelou-se pouco eficaz pois o cálculo

continuou extremamente pesado. Numa nova tentativa de obter os resultados

pretendidos, voltou-se a partir o modelo a metade ficando com um quarto de

modelo para calcular. Esta modalidade também se demonstrou muito complexa

para o programa. Foi neste momento que se revelaram alguns problemas na

utilização dos modelos importados a partir do Solidworks® para o Abaqus®, o

que não permitiu o cálculo. Esta sequência de eventos levou a que se optasse

por uma nova estratégia, a utilização de modelos 2D.

O segundo estudo teve sucesso na obtenção de resultados. Apesar de a

simulação ter sido executada em 2D, o Abaqus® ® permite extrapolar os

resultados para 3D. Os resultados obtidos foram os seguintes, descritos nos

pontos 8.1 e 8.2.

Nesta Secção vão ser apresentados os resultados de várias simulações,

as quais se encontram listadas na Tabela 1. É importante referir que foram

usadas as mesmas condições de processamento (condições fronteira,

materiais, etc.) em todas as simulações, tendo-se feito variar apenas a

geometria do implante (fator em estudo).

50

Tabela 1 - Lista de simulações efetuadas

Colo reto Colo de ângulo externo

Colo de ângulo interno

Corpo cónico Simulação I Simulação II Simulação III

Corpo reto com ápice redondo Simulação IV Simulação V Simulação VI

8.1 SimulaçãoI:

Esta simulação envolve um implante de corpo cónico e colo reto. Os resultados obtidos estão ilustrados nas Figuras 42,43,44

Figura 42- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo recto em 2D.

51

Figura 43- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo recto em 3D.

.

Figura 44- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo cónico com colo recto, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular.

A simulação do modelo de implante de corpo cónico e colo reto demonstrou que as tensões geradas no osso cortical chegam ao intervalo compreendido entre os 7,51 MPa e os 8,34 MPa enquanto no osso trabecular não excedem os 1,72 MPa (Figura 44).

52

8.2 Simulação II

Esta simulação envolve um implante de corpo cónico e colo de ângulo externo. Os resultados obtidos estão ilustrados nas Figuras 45,46 e 47

Figura 45- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo externo em 2D.

Figura 46- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo externo em 3D.

53

Figura 47- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo cónico com colo de ângulo externo, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular.

A simulação do modelo de implante de corpo cónico e colo de ângulo externo demonstrou que as tensões geradas no osso cortical chegam ao intervalo compreendido entre os 4,20 MPa e os 5,03 MPa, enquanto no osso trabecular não excedem os 1,72 MPa (Figura 47).

54

8.3 Simulação III

Esta simulação envolve um implante de corpo cónico e colo de ângulo interno. Os resultados obtidos estão ilustrados nas Figuras 48,49 e 50

Figura 48- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo interno em 2D.

Figura 49- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo cónico e colo de ângulo interno em 3D.

55

Figura 50- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo cónico com colo de ângulo interno, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular.

A simulação do modelo de implante de corpo cónico e colo de ângulo

externo demonstrou que as tensões geradas no osso cortical chegam ao

intervalo compreendido entre os 10 MPa e os 913,3 MPa, enquanto no osso

trabecular não excedem os 1,72 MPa (Figura 50)

56

8.4. Simulação IV

Esta simulação envolve um implante de corpo reto com ápice redondo e colo reto. Os resultados obtidos estão ilustrados nas Figuras 51,52 e 53.

Figura 51 - Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo recto em 2D.

Figura 52 - Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo recto em 3D. Arquivo do autor.

57

Figura 53- Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo com colo recto, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. Arquivo do autor.

A simulação do modelo de implante de corpo reto com ápice redondo e

colo reto demonstrou que as tensões geradas no osso cortical chegam ao

intervalo compreendido entre os 5,03 MPa e os 5,86 MPa, enquanto no osso

trabecular não excedem os 1,72 MPa

58

8.5.Simulação V

Esta simulação envolve um implante de corpo reto com ápice redondo e colo de ângulo externo. Os resultados obtidos estão ilustrados nas Figuras 54,55 e 56.

Figura 54 - Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo externo em 2D.

Figura 55 - Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo externo em 3D. Arquivo do autor.

59

Figura 56 - Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo com colo de ângulo externo, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. Arquivo do autor.

A simulação do modelo de implante de corpo reto com ápice redondo e

colo de ângulo externo demonstrou que as tensões geradas no osso cortical

chegam ao intervalo compreendido entre os 4,20 MPa e os 5,03 MPa,

enquanto no osso trabecular não excedem os 1,72 MPa (Figura 56).

60

8.6.Simulação VI

Esta simulação envolve um implante de corpo reto com ápice redondo e colo de ângulo interno. Os resultados obtidos estão ilustrados nas Figuras 57,58 e 59.

Figura 57- Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo interno em 2D.

Figura 58 - Resultado da simulação do modelo de implante com o corpo recto com ápice redondo e colo de ângulo interno em 3D.

61

Figura 59 - Resultados da extrapolação para 3D do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo com colo de ângulo interno, representa apenas as tensões transmitidas ao osso cortical e trabecular. Arquivo do autor.

A simulação do modelo de implante de corpo recto com ápice redondo e

colo de ângulo interno demonstrou que as tensões geradas no osso cortical

chegam ao intervalo compreendido entre os 5,03 MPa e os 5,86 MPa,

enquanto no osso trabecular não excedem os 1,72 MPa (Figura 59).

62

8.7.Comparação de Resultados

A Figura 59 mostra um gráfico de barras onde é possível ver o intervalo

de tensões máximas obtido para cada geometria de implante. A linha a traço

interrompido representa o limite (4,83 MPa) a partir do qual pode existir

reabsorção óssea patológica[9].

Figura 60 - Comparação dos resultados obtidos

0

2,4

4,8

7,2

9,6

12

14,4

16,8

1 2 3 4 5 6Limite inferior 7,51 4,2 10 5,03 4,2 5,03Limite superior 8,34 5,03 14,03 5,86 5,03 5,86

Te

nsã

o [M

Pa

]

Tensões máximas no osso cortical

I II III IV V VI

63

9 Discussão

Para este estudo algumas considerações e simplificações foram feitas

no que diz respeito às propriedades dos materiais e à geometria do implante.

Estas não são as reais características do osso in vivo mas permitem a

simplificação da simulação.

A utilização de modelos 3D demonstrou-se uma estratégia pouco

eficiente quando se investiga inúmeros parâmetros. Isto verifica-se não só pela

complexidade do modelo que se torna muito pesado para o computador mas

também pelo tempo necessário para a conclusão da simulação. Este tipo de

simulação deve ser utilizado numa fase mais avançada quando já se possui um

modelo refinado e se tenta obter mais informação.

A utilização de modelos 2D totalmente desenvolvidos em Abaqus®

revelou-se muito mais eficiente. Este tipo de simulação nunca fornecerá tanta

informação como a simulação 3D, como é exemplo a influência da rosca e suas

variações, já que não é possível representar tal geometria em 2D. A simulação

2D devido à sua simplicidade permitiu o desenvolvimento e o cálculo dos

diferentes modelos num espaço de tempo reduzido permitindo a obtenção de

resultados mesmo em 3D por extrapolação.

Numa primeira análise dos resultados, é evidenciado que a geometria

tem influência na transmissão de tensões ao osso envolvente. O estudo dos

resultados demonstra que a geometria do corpo tem mais influência na

transmissão de tensões ao osso cortical do que propriamente ao osso

trabecular. O corpo com uma geometria reta com ápice redondo gera tensões

de menor magnitude sobre o osso cortical que o corpo com geometria cónica.

Em relação ao osso trabecular as diferenças não são tão significativas.

Em relação à geometria do colo os resultados obtidos demonstram

claramente que a geometria de colo com ângulo interno é a que gera as

64

tensões de maior magnitude no osso cortical. O colo de ângulo externo é a

geometria que gerou tensões de menor magnitude no osso cortical. Quanto as

tensões transmitidas ao osso trabecular, os resultados revelarão que a

geometria do colo não tem qualquer influência.

A interpretação dos resultados é facilitada pela observação do gráfico,

figura 60. Aí é evidente que o colo de ângulo externo é o fator que marca a

diferença. As tensões geradas estão ao nível da linha que marca a reabsorção

patológica de osso, logo poderão estar dentro do intervalo óptimo. Estar neste

intervalo é o objectivo principal, pois ao evitar a reabsorção do osso estamos a

evitar a instalação da periimplantite.

10 CONCLUSÃO

Este estudo comprovou que a geometria do implante tem influência na

transmissão de tensões ao osso envolvente. Que a geometria do colo do

implante é irrelevante para a transmissão de tensões pelo corpo ao osso

trabecular, mas que a geometria do corpo tem influência na transmissão de

tensões pelo colo ao osso cortical.

O colo com a geometria de ângulo externo revelou-se a mais eficaz a

minimizar a magnitude das tensões transmitidas ao osso cortical. Permitindo ao

implante gerar tensões que poderão estar dentro do intervalo ótimo para a

estimulação da ossificação evitando a instalação da periimplantite.

65

11 Estudos Futuros

O desenvolvimento do trabalho experimental desta tese deparou-se com

inúmeras dificuldades, que permitiram desenvolver a correta abordagem ao

problema que se pretende estudar.

Para testar todas as possibilidades de geometrias terá que se executar

simulações em 2D desenvolvidas e calculadas em Abaqus®. O

desenvolvimento dos modelos pode ser simplificado associando um programa

que permite a parametrização dos pontos da geometria que se pretende

alterar. Assim, pela modificação dos valores neste programa é possível

automaticamente gerar o modelo em Abaqus®. Desta formar pode-se gerar

inúmeras variações do colo, corpo, comprimento e suas inúmeras

combinações. Pretende-se, com os resultados obtidos, determinar a influência

de cada parâmetro, bem como o grau de dependência entre si. Com esta

informação ter-se-á as regras básicas que permitem prever e desenhar o

implante que produzirá as tensões pré seleccionadas no osso envolvente.

O programa de parametrização associado ao Abaqus® também permite

variar as características dos materiais. Ao variar os materiais poder-se-á testar

a zircónia, que é um cerâmico que segundo a literatura tem muito potencial na

implantologia, em vez do titânio e ambos nos quatro tipos de osso.

Com os resultados obtidos de todas estas simulações, devolver-se-á um

ou mais modelos 3D, para então serão testados. Após esta etapa seguir-se-ia a

produção de protótipos para testes in vivo.

66

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